專利名稱：制備金屬氧化物涂覆的具有可預(yù)定疏水行為的工件表面的方法
制備金屬氧化物涂覆的具有可預(yù)定疏水行為的工件表面的
方法 本發(fā)明涉及一種用于制備金屬氧化物涂覆的工件表面的方法，其具有水接觸角 (WCA)大于90°的可預(yù)定的疏水行為和具有抗病菌如抗細(xì)菌、病毒、真菌和微生物作用的 工件表面，以及涉及權(quán)利要求22和23前述部分的工件。 在各種材料上制備陶瓷薄層如金屬氧化物SiOx、 A10x、 ZnOx、 ITO、 TiOx和其含氫 氧化物的化合物在工業(yè)上可用各種PVD(物理氣相沉積)法、CVD(化學(xué)氣相沉積)法和 PE-CVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)法實現(xiàn)，并已描述于大量專業(yè)書中，如"Trait6des mat6riaux"，4. Analyse ettechnologie des surfaces ;Hans化rg Mathieu， Erich Bergmann，Ren6Gras ;2003 ;ISBN 2-88074-454-7。也已知由于與環(huán)境反應(yīng)在金屬氧化物表 面上出現(xiàn)的二次形成碳酸鹽。在大量出版物中描述了光催化活性的親水性的二氧化鈦表面 的殺菌、消毒和自凈化作用，并歸因于該半導(dǎo)體二氧化鈦的帶隙(Bandlilcke)中的氧化還 原反應(yīng)，其通過暴露于光而發(fā)生。在0.Carp， C.L.Huisman， A. Reller， Prog. Solid State Chem. 2004，巻32， N°l_2第3-177頁的綜述中概述了制備方法和其應(yīng)用領(lǐng)域(在太陽能電 池中的發(fā)電、基于化學(xué)反應(yīng)和光誘導(dǎo)超親水性產(chǎn)生和分解特殊物質(zhì))。在文獻(xiàn)中，直到現(xiàn)在 僅描述了具有親水特性的二氧化鈦表面。 也已知涂有銀或其它金屬的工件表面的殺菌(消毒、抗微生物、殺菌、殺病毒、殺 真菌)作用。關(guān)于織物的銀涂層的現(xiàn)有技術(shù)可參看H. J.Lee， S. Y. Yeo和S. H. Jeong在 Journal of Material Science 2003巻38， No 10，第2199-2204頁中的文章，關(guān)于二氧化 鈦顆粒的膠態(tài)銀涂層可參看J. Keleher， J. Bashant， N. Heldt， L. Johnson, Y. Li在World Journal o皿crobiology and Biotechnology 2002，巻10，No 2，第133-139頁的文章，關(guān) 于二氧化鈦的光解銀涂層參看Mitsuyoshi Machida， Keiichiro Norimoto， Tamon Kimura 在Journal of the American Ceramic Society 2005， 88 (1) ， 95-100中的文章。
在許多應(yīng)用中，液體特別如水在材料表面上的潤濕行為具有重要的作用。潤濕作 用意指液體在表面特別是在固體上的粘附接觸程度。其表示液體在表面上的鋪展能力。一 種重要情況是表面的疏水行為，即拒水行為，此時該水在表面被排斥，并由此例如形成滴。 如果接觸角>90° ，則表面是不可潤濕的，即是疏水的。與此相反的是親水特性，由此水在 表面上易于被接受。這種潤濕行為通過所謂的水接觸角(WCA)測定和定義。可潤濕性越好， 則在潤濕時產(chǎn)生的接觸角越小且< 90° 。該定義源自Huan Liu， Jin Zhai和Lei Jiang， Soft Matter, 2006， 2， 811-821的綜述。 含金屬氧化物的陶瓷表面是親水的。該親水表面的缺點之一是液體形成滴。因此 工件表面呈持續(xù)潮濕且不干燥。這種凝聚行為阻礙移去液體和雜質(zhì)以及順利進(jìn)行表面凈 化。由此液體和充填物不可無殘留地轉(zhuǎn)移，這有利于病菌生長以及金屬情況下的腐蝕。
本發(fā)明的目的是排除現(xiàn)有技術(shù)的缺點。本發(fā)明的目的特別是提供一種方法，其可 處理由塑料，天然材料和金屬制成的材料表面，以使涂有金屬氧化物的工件表面產(chǎn)生所需 程度的殺病毒作用的疏水行為。本發(fā)明的再一目的是可應(yīng)用已經(jīng)已知的和可靠的基本工 藝，以可經(jīng)濟(jì)地制備產(chǎn)品。
通過在金屬氧化物覆層的表面摻入含金屬的納米顆?？傻玫綒⒉【腿芜x抗靜
電的保護(hù)作用。本發(fā)明所用的適于制備納米顆粒的等離子體法使得能基本固定該納米顆
粒，并由此控制金屬離子釋放的計量添加(Dosier皿g)，并使可移動納米顆粒的風(fēng)險最小。
特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在不實施光暴露下該金屬離子的殺病菌作用具有很大意義。 在二氧化鈦陶瓷薄層情況下，特別是在銳鈦礦變體存在下，由于光催化活性，在光
作用下甚至在無金屬離子釋放的情況下也存在殺病菌作用。通過在催化性的薄層系統(tǒng)中摻
入金屬顆粒，一方面可明顯提高催化活性和導(dǎo)電性，另一方面該工件表面的殺病菌作用可
不取決于光暴露。 在所有變型方案中，強(qiáng)制性賦予該固有親水性的金屬氧化物表面疏水性的行為， 其中該工件表面經(jīng)微結(jié)構(gòu)化(mikrostrukturiert)。該改變的冷凝特性產(chǎn)生更好的液體和 充填物的傳送以及更好的工件表面的凈化和干燥。 在該第二種變型方案中，該疏水效應(yīng)通過基材表面的納米結(jié)構(gòu)化的存在而稍有減 弱，但另一方面增強(qiáng)了二氧化鈦層或氧化鋅層的催化活性，這對某些應(yīng)用是有利的。在所有 情況下，該結(jié)果是有效殺病菌的、消毒的和自凈化的工件表面，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和藥物領(lǐng)域是 特別重要的。通過達(dá)三種協(xié)同作用的改性(微結(jié)構(gòu)、含金屬的納米顆粒、二氧化鈦)組合， 得到持久的長效自凈化的殺病菌的工件表面。為得到最佳效果，這種組合要素的協(xié)調(diào)一致 對各種應(yīng)用均是決定性的。 本發(fā)明的目的是通過權(quán)利要求1， 2， 3， 22和23的特征部分實現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求 包含其它的有利實施方案。按本發(fā)明，對工件涂以含金屬氧化物的薄層，該層具有可選程度 的疏水性和殺病菌特性。因此基底材料的表面至少在部分區(qū)域中通過機(jī)械壓印而配備微結(jié) 構(gòu)，并接著進(jìn)行涂覆。為產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)，該工件應(yīng)由可壓印的材料制成，如由聚合物，優(yōu)選熱塑 性塑料如聚丙烯制成或由金屬，優(yōu)選延性金屬如銅、鋁、鋼和其合金制成。在金屬情況下，也 可使用其它方法如噴丸法或電蝕法。 該等離子體處理優(yōu)選在封閉的體系中進(jìn)行，其中用真空泵泵出導(dǎo)入的工藝氣體。 各工作壓力范圍可在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并可實現(xiàn)大氣壓力。不同的工藝使得能有針對性地調(diào) 節(jié)具有所需潤濕程度的表面。 為制備水接觸角(WCA)大于90°的具有可預(yù)定疏水行為的工件表面，按本發(fā)明在 第一變型方案實施下列方法步驟 使用基材，其中至少部分區(qū)域以機(jī)械壓印出具有凹陷或凸起的線狀或柵格狀
的微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)由大量相互關(guān)聯(lián)(hangend)的結(jié)構(gòu)單元所形成，各結(jié)構(gòu)單元的延伸為
3 ii m-50 ii m，在相鄰結(jié)構(gòu)單元之間形成深為1 P m-10 y m，優(yōu)選3 y m_7 y m的溝狀的凹陷或 凸起，該凹陷或凸起圍繞所述結(jié)構(gòu)單元以3 ii m-ll ii m，優(yōu)選為5-7 y m的寬度配置；
經(jīng)微結(jié)構(gòu)化后，在真空室中由等離子體放電至少在基材部分區(qū)域淀積出至少一 層覆層，該覆層含至少一種含金屬的和含氧的氣體和/或含金屬氧化物的化合物，層厚為 5. 0-500nm，優(yōu)選10-300nm。 為制備水接觸角(WCA)大于90°的具有可預(yù)定疏水行為的聚合物工件表面以及 有殺病菌作用的工件表面，按本發(fā)明在第二方案實施下列方法步驟 使用基材，其至少在表面上由塑料制成，在該塑料表面上至少部分區(qū)域以機(jī)械 壓印出具有凹陷或凸起的線狀或柵格狀的微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)由大量相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)單元所形成，各結(jié)構(gòu)單元的延伸為3 ii m-50 ii m，在相鄰結(jié)構(gòu)單元之間形成深為1 P m_10 y m， 優(yōu)選3 ii m-7 ii m的溝狀凹陷或凸起，該凹陷或凸起圍繞所述結(jié)構(gòu)單元以3 y m_ll y m，優(yōu)選 5iim-7iim的寬度配置； 經(jīng)機(jī)械結(jié)構(gòu)化后，該基材在真空室中以至少兩步由等離子體放電對其至少部分
區(qū)域進(jìn)行處理，在第一步中向等離子體中至少加入氧或氫以化學(xué)蝕刻基材表面，和其中在
后續(xù)的第二步中向該等離子體附加至少一種稀有氣體以離子蝕刻基材表面； 經(jīng)等離子體處理后，在真空室中由等離子體放電在基材的至少部分區(qū)域淀積出
含烴或含氧化硅的保護(hù)層，向該保護(hù)層中引入至少一種含烴或至少一種含硅和含氧的氣
體，產(chǎn)生的層厚為2. 0nm-70nm，優(yōu)選5. 0nm-30nm ; 在另一步驟中，向真空室中由等離子體放電至少在基材部分區(qū)域淀積出至少一 層覆層，該覆層含至少一種含金屬的和含氧的氣體和/或含金屬氧化物的化合物，層厚為 5. 0-100nm，優(yōu)選10_50nm。 為制備水接觸角(WCA)大于90°的具有可預(yù)定疏水行為的工件表面以及有殺病 菌作用的工件表面，按本發(fā)明在第三方案中實施下列方法步驟 使用基材，其中至少部分區(qū)域以機(jī)械壓印出具有凹陷或凸起的線狀或柵格狀的 微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)由大量相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)單元所形成，各結(jié)構(gòu)單元的延伸為3 ii m-50 ii m， 在相鄰結(jié)構(gòu)單元之間形成深為1 P m-10 ii m，優(yōu)選3 ii m-7 ii m的溝狀的凹陷或凸起，該凹陷 或凸起圍繞所述結(jié)構(gòu)單元以3iim-lliim，優(yōu)選5-7iim的寬度配置； 經(jīng)等離子體處理后，在真空室中由等離子體放電在基材的至少部分區(qū)域淀積出 含烴或含氧化硅的保護(hù)層，向該保護(hù)層中引入至少一種含烴或至少一種含硅和含氧的氣 體，產(chǎn)生的層厚為2. 0nm-500nm，優(yōu)選5. 0-100nm ; 在另一步驟中，向真空室中由等離子體放電在基材至少部分區(qū)域淀積出覆層，向 真空室中引入至少一種含金屬的和含氧的氣體和/或含金屬氧化物的化合物，產(chǎn)生的層厚 為5. 0nm-500nm，優(yōu)選10-300nm ; 在另一步驟中，在真空室中由等離子體放電在基材的至少部分區(qū)域淀積出至少 一種含金屬的納米顆粒，向真空室中引入至少一種含金屬的氣體，該納米顆粒具有直徑為 1. 0-70nm，優(yōu)選3. 0-20nm的粒度。 該基材可以是有機(jī)性質(zhì)的(聚合物類的或天然材料)或無機(jī)性質(zhì)的(金屬、合金、 陶瓷、玻璃等)，或該基材由其組合制成。作為聚合物優(yōu)選使用熱塑性塑料，天然材料可為由 紙、玉米淀粉、棉花或粘膠制成的物體。在無機(jī)材料情況下，優(yōu)選是金屬基材表面。特別可 設(shè)想的是易成型的基材如鋁箔、用金屬涂覆的工件等?；目梢允莾删S或三維物體，如箔、 板、織物、膜、紡織物、線、輥、軟管、外殼、瓶、容器等。該微結(jié)構(gòu)有利的是在表面上機(jī)械壓印 到基底材料中。也可用蝕刻法如電化學(xué)法、電蝕法或化學(xué)法，但有時不太經(jīng)濟(jì)。機(jī)械壓印可 用已知方法進(jìn)行，如用沖頭(Stempelpress)或壓輥進(jìn)行。熱壓印適用于塑料基材。結(jié)構(gòu)化 有利地用周期性重復(fù)的相同結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行，有利地以線狀或柵格狀形成，并應(yīng)至少在基材 表面的部分區(qū)域?qū)嵤?。熱塑性塑料特別適合作為塑料，優(yōu)選為聚丙烯。
含烴保護(hù)層有助于粘附促進(jìn)和/或用作擴(kuò)散阻擋以及在含金屬納米顆粒嵌入時 用作金屬表面防腐。最通常是該保護(hù)層用于防環(huán)境影響，并可使表面有穩(wěn)定特性，這樣可在 幾個月至幾年內(nèi)基本避免或至少保持特小的覆層由于催化作用發(fā)生的降解和該基材的腐
7蝕。該含烴或含氧化硅的保護(hù)層層厚為2. 0nm-200nm，優(yōu)選5. Onm-100nm，在透明的無色涂 層情況下為5. 0nm-50nm。 金屬基材表面的腐蝕一方面通過保護(hù)層的擴(kuò)散阻擋防止，另一方面通過摻入5. 0 原子-50原子％，優(yōu)選5. 0原子-20原子％的至少一種含金屬的納米顆粒而進(jìn)一步得以防 止，通過此方法改變了該金屬基材的電化學(xué)勢。在歐洲專利EP 1251975B1中描述了通過含 金屬的納米顆粒的陰極或陽極保護(hù)。通過與涂覆表面的疏水行為相組合，該工件表面更快 速地干燥。由此進(jìn)一步增加了防腐蝕性。此外，該含金屬氧化物的覆層可賦予該工件有抗 劃刻性。 通過摻入含金屬的納米顆?？稍黾咏饘傺趸锿扛驳谋砻娴膶?dǎo)電性，在絕緣性工 件情況下，可由此產(chǎn)生抗靜電效應(yīng)。 在本發(fā)明的三種結(jié)構(gòu)中，在基材表面、保護(hù)層和覆層之間還可實施另一些工藝步 驟或涂覆步驟，只要在工件表面上的該微結(jié)構(gòu)和任選的納米顆粒有效地反映出。當(dāng)然， 對這些工藝步驟可使用任意方法。該疏水作用任選地可用粗糙的工件表面增強(qiáng)，如在 S. Shibuichi等人，Journal ofColloid and Interface Science 208,287-294(1998)中所 述。 此外，該基材(1)的所有所述的處理可在整個面上或僅在表面部分區(qū)域?qū)嵤?
下面依附圖以示例性詳述本發(fā)明

圖1示出用于制備具有疏水行為的工件表面的生產(chǎn)設(shè)備示意圖； 圖2示出適于本發(fā)明結(jié)構(gòu)的具有微結(jié)構(gòu)表面的基材的橫截面圖； 圖3示出具有疊置的納米結(jié)構(gòu)化表面的圖2基材的橫截面圖； 圖4示出在微結(jié)構(gòu)化和納米結(jié)構(gòu)化表面上具有保護(hù)層的圖3基材的橫截面圖； 圖5示出具有在保護(hù)層上配置的覆層即具有疏水行為的工件表面的圖4基材的橫
截面圖； 圖6示出在塑料_基材表面上具有納米結(jié)構(gòu)化的層結(jié)構(gòu)實例；
圖7a示出適于本發(fā)明結(jié)構(gòu)第三方案的具有微結(jié)構(gòu)化表面和具有配置于其上的包 括含金屬的納米顆粒的含烴的保護(hù)層和具有嵌入的納米顆粒的覆層的基材的橫截面圖；
圖7b示出圖7a的放大截面圖； 圖8以俯視圖示出具有不同大小的和不同形狀的結(jié)構(gòu)單元的微結(jié)構(gòu)化基材表面， 該結(jié)構(gòu)單元可呈凹陷或凸起； 圖9以俯視圖示出具有呈四方形的相同大小和相互錯開的結(jié)構(gòu)單元的微結(jié)構(gòu)化 基材表面的實例，該結(jié)構(gòu)單元可呈凹陷或凸起； 圖10以俯視圖示出具有呈角椎形的相同大小和未相互錯開的結(jié)構(gòu)單元的微結(jié)構(gòu) 化基材表面的另一實例，該結(jié)構(gòu)單元可呈凹陷或凸起； 圖11以俯視圖示出具有多角形結(jié)構(gòu)單元的微結(jié)構(gòu)化基材表面的另一實例，該結(jié) 構(gòu)單元可呈凹陷或凸起； 圖12以俯視圖示出納米結(jié)構(gòu)比的基材表面的實例。 為制備具有所需疏水行為程度的工件10，首先在基材1的表面上通過優(yōu)選的機(jī)械 壓印提供微結(jié)構(gòu)，之后如圖1示意性所示在真空裝置20中進(jìn)行等離子體處理和/或涂覆。 該壓印用已知方法進(jìn)行，其中用壓印工具27如沖頭或壓輥將預(yù)定的結(jié)構(gòu)單元3壓入或印入置于基材載體27上的基材1的基材表面4。 有利的是可用連續(xù)法加工帶狀基材如金屬箔。之后在真空裝置20中實施其它加 工步驟。該基材1通過閘門23送入該真空裝置20，并置于載體上或直接置于電極22'上。 該真空裝置經(jīng)泵系統(tǒng)24抽真空。該工作氣體和必要時的載氣如優(yōu)選惰性氣體例如氬或氦 經(jīng)進(jìn)氣系統(tǒng)25、26以真空腔內(nèi)所需的氣體流量和工作壓力進(jìn)入真空腔。第二電極22與第一 電極22'相對而置，該兩電極與電流源21相連以產(chǎn)生等離子體。只要涉及具有至少一定導(dǎo) 電性的材料，則在各方法步驟中該等離子體放電均由直流(DC)-電流源21供給。在不良導(dǎo) 電材料或在介電材料如塑料情況下，有利地使用DC-脈沖或交流電(AC)-電源21。按方法 中所涉及的材料的厚度和導(dǎo)電性選用DC-脈沖頻率或AC-頻率的水平。在DC-脈沖下有利 地使用50kHz-500kHz的頻率，可呈單極性脈沖也可呈雙極性脈沖。雙極性脈沖可以是不對 稱的，并僅具有小的負(fù)或正的份額，應(yīng)選擇接通時間大于斷開時間。在AC-電源情況下，可 使用lOkHz-l. OMHz的中頻。常使用的AC電源的頻率處于包括1. OMHz-約1. OGHz的RF(射 頻)_范圍。在某些情況下也可使用頻率高于1. OGHz的微波。任選地，有利地使用磁場輔 助的等離子體反應(yīng)器。 此外，還可提供涂料源如霧化源，優(yōu)選磁控管源，以可用除所述的等離子體淀積法 (PECVD)外的其它方法制備附加的層。對含金屬氧化物的層如TiO,優(yōu)選使用反應(yīng)性方法， 在此方法中，該待霧化的材料含鈦，并且將用作工作氣體26的氧和載氣25如氬加入工藝腔 20中。該霧化源也可用相應(yīng)于前述的DC-電源或AC-電源運行。該真空方法的各步驟也可 在不同裝置中進(jìn)行，但各步驟有利地全部在同一裝置中進(jìn)行或當(dāng)需不同的方法條件或提供 有全自動化時也可在多腔系統(tǒng)中進(jìn)行。 下面依圖2-6描述用于制備本發(fā)明第一方案的工件10的各步驟。在第二方案中， 納米結(jié)構(gòu)5直接由塑料基材表面制備，并覆蓋在基材表面4上的微結(jié)構(gòu)2， 3上。在圖2示 意性示出橫截面圖和圖8示出俯視圖，如在第一步驟(a)中，在基材1的表面上機(jī)械壓印 出微結(jié)構(gòu)，以得到至少在部分區(qū)域微結(jié)構(gòu)化的表面4。該基材l可由各種材料制成。該基 材1例如在下部區(qū)域包含與在基材表面相鄰的上部區(qū)域的材料la不同的材料lb。該上部 由聚合物或金屬la制成，并且它是其中壓印微結(jié)構(gòu)2，3的同一材料部分。熱塑性塑料特別 是聚烯烴適合作為塑料。所述微結(jié)構(gòu)由具有機(jī)械壓印的凹陷或凸起2的線狀或柵格狀結(jié) 構(gòu)組成，所述凹陷或凸起由大量相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)單元3形成，各個結(jié)構(gòu)單元的延伸1， 1'為 3iim-50iim。在相鄰的結(jié)構(gòu)單元3之間呈溝狀形成凹陷或凸起2。該凹陷或凸起2在周圍 也可具有中斷。此外，該所述不必是直的，而是可以為鋸齒形或曲線形。
該溝狀的凹陷或凸起2的深度t為liim-10iim，優(yōu)選3iim-7iim。該凹陷或凸起 可在一個工件上呈不同壓印出。該凹陷或凸起2的橫截面并不特別重要，可按實際的生產(chǎn) 工藝角度選擇。 在基材表面4上的溝狀的凹陷或凸起2的寬度為3 ii m-ll ii m，優(yōu)選5 y m_7 y m。結(jié) 構(gòu)單元3的尺寸1，1'即該結(jié)構(gòu)單元3面的最長的延伸l和最小的延伸1'為3iim-50iim，
該結(jié)構(gòu)單元可具有各種形狀和大小，如在圖2和8中所示。對實際實現(xiàn)，周期性重 復(fù)的圖案是有利的，如圖9-11的俯視圖示意性所示。圖9示出在直線上相互錯開排列的具 有周期性配置的矩形或正方形的微結(jié)構(gòu)3。在圖10中示出具有呈非錯開排列的正方形結(jié)構(gòu) 單元3的實例和圖11中示出具有周期性排列的多角形結(jié)構(gòu)單元3的微結(jié)構(gòu)。該縫隙寬度為3-7 m，優(yōu)選約為5 m。由這些圖可看出，該凹陷或凸起2的寬度總是小于該相鄰的結(jié) 構(gòu)單元3的延伸1， l'。 在第二方案情況下，在緊接的第二步中產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)5，該鈉米結(jié)構(gòu)至少部分直接 覆蓋在微結(jié)構(gòu)上，并且由塑料表面4，這里是由塑料基材表面以至少兩步等離子體處理產(chǎn) 生，如圖3中以橫截面所示。在圖12中作為實例示出納米結(jié)構(gòu)化的表面5，5'，其具有如由 此方法產(chǎn)生的呈統(tǒng)計分布的蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。該納米結(jié)構(gòu)5如此形成，即其凸起的高h(yuǎn)調(diào)節(jié)為 20nm-120nm，該凸起的間距或延伸w為40nm-200nm。經(jīng)機(jī)械結(jié)構(gòu)化后，該基材1在真空腔 20中以兩步用等離子體放電處理，第一步中至少將氧或氫加到等離子體中，以對基材表面 4進(jìn)行化學(xué)蝕刻，在其后的第二步中至少將稀有氣體優(yōu)選為氬加入該等離子體中，以對基材 表面4進(jìn)行離子蝕刻。通過方法過程的長度和調(diào)節(jié)方法參數(shù)可選用前述的目標(biāo)值。如果需 要實施其它的工藝步驟如基材的表面凈化，則可在第一步前或該兩步之間或在該兩步后進(jìn) 行。對基材凈化，可在粗凈化和精細(xì)凈化后優(yōu)選使用等離子體方法進(jìn)行極精細(xì)凈化，這時加 入惰性氣體如氬或加入蝕刻性工作氣體如氧或氫。其它凈化方法如離子蝕刻法也是可能 的。 在金屬基材情況下，該納米結(jié)構(gòu)也可通過合適的等離子體方法進(jìn)行或采用含金屬 的表面的陽極氧化法，如描述于S. Shibuichi， T. Yamamoto， T. Onda禾口 K. Tsujii， Journal of Colloid and Interface Science 208,287-294(1998)中。 在方案2和3中，在下一步于真空腔20中在基材1的部分區(qū)域上由等離子體放電 淀積含烴和/或含氧化硅的保護(hù)層6，如圖4所示。為此，在等離子體中加入含烴和/或含 硅和含氧的氣體，產(chǎn)生層度為2. 0nm-500nm，優(yōu)選5. 0-100nm的層6。在無色透明的涂層情 況下，該層厚為5. 0-50nm。用該保護(hù)層6保護(hù)工件10免受有害的環(huán)境影響產(chǎn)生的不利變 化。這種保護(hù)層6有利地呈密實的三維高交聯(lián)的等離子體聚合化的骨架形成，其是撓性和 軟質(zhì)的或為硬質(zhì)的抗機(jī)械損害(抗劃刻等)的。 與未涂覆過的透氣基材相比，該保護(hù)層6應(yīng)有利地使氧的滲透性降低至少到10倍 低。例如這由12iim厚的聚對苯二甲酸乙二酯進(jìn)行測定的，其氧滲透率應(yīng)小于25ml/i^X 天Xbar。在金屬表面上淀積的含金屬的納米顆粒摻雜的等離子體聚合化的含烴保護(hù)層6 具有耐腐蝕效應(yīng)，其可如下表明如果同樣的保護(hù)層用含金屬細(xì)粒11摻雜，以偏移該含金 屬基材的電化學(xué)勢，則與同樣情況涂覆的非微結(jié)構(gòu)化的基材相比，其抗腐蝕作用至少加倍。
在圖6，7a和7b中示出放大圖，并以橫截面示出完成處理的經(jīng)涂覆的工件IO，其 具有微結(jié)構(gòu)化的基材表面2，3，其上有保護(hù)層6和具有工件表面9的最后的覆層7。所述組 合使得能夠產(chǎn)生具有按需可調(diào)的疏水行為的工件表面9，其WCA大于90。。對大部分應(yīng)用， WCA有利地調(diào)節(jié)為90。
-160° ，優(yōu)選110° -160° 。 在圖7a和7b中示出放大圖，并以橫截面示出完成處理的經(jīng)涂覆的工件10。該基 材1具有微結(jié)構(gòu)化的基材表面2，3，其上有含引入的含金屬納米顆粒11的保護(hù)層6，保護(hù)層 上有含引入的含金屬納米顆粒8的覆層7。 按方案l，對該工件10配置有厚度為5. 0nm-500nm的含金屬氧化物的陶瓷薄層。 按該陶瓷覆層(Ti02、Ti0x(0H)y、Zn0、A10x、Si0x、IT0((In)Sn02)和其氫氧化物)的選擇，通 過含金屬的納米顆粒8可提高催化作用和/或?qū)щ娦?特別是抗靜電效應(yīng))。含金屬納米 顆粒8 (Au、 Ag、 Pt、 Pd、 Rh、 Cu、 Fe、 Ti、 Zn等或其組合)在該含金屬氧化物的表面的晶界上
10以5原子-50原子％，優(yōu)選5原子-20原子％嵌入外表面，特別是嵌入該覆層的最上原子層。 在應(yīng)用具有固有的殺細(xì)菌作用的如含金或含銀的納米顆粒時，通過釋出的金屬離子而殺死 病菌。 按方案2，在提供一種至少在表面上含納米結(jié)構(gòu)的聚合物工件10，以提高覆層
(TiOyZnO等)的催化作用，例如在工件表面上可具有消毒作用。該病菌被殺死并接著通過
光催化氧化還原反應(yīng)而分解，較理想情況是分解成最終產(chǎn)物即二氧化碳和水。 如果需要，在方案2情況下也可在二氧化鈦表面上嵌入含金屬的納米顆粒。這對
許多藥物領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是很有利的，以可達(dá)到無光暴露的殺病菌作用或抗靜電效應(yīng)。 按方案3，該工件10涂以有催化作用的金屬氧化物(T叫、ZnO等)，并在其表面上
提供含金屬的納米顆粒8。 在所有3種方案中，可淀積厚度為5. 0nm-500nm的含氧化鈦的覆層7。優(yōu)選淀積 光催化活性的二氧化鈦層，其具有自凈化的消毒表面，并也是生物相容的。如果是有機(jī)基材 (聚合物、紙)，則在淀積含氧化鈦的覆層7前需保護(hù)層6，以阻止該基材的可能降解。在金 屬基材情況下，該含氧化鈦的層可作為保護(hù)層6直接淀積在基材上。對各種應(yīng)用時的自凈 化功能，該含氧化鈦的層是最上層。該含氧化鈦的覆層7的光催化特性通過基材的面積增 大(微結(jié)構(gòu)和/或納米結(jié)構(gòu))而提高。在存在本發(fā)明的"強(qiáng)制"疏水表面特性情況下，有機(jī) 污染物不僅由光催化所破壞，而且還易于擦去。 對所有涂層例如通過選擇層厚重要的是應(yīng)注意，在工件表面9上至少還要顯現(xiàn)出 的微結(jié)構(gòu)2，3和特別是納米結(jié)構(gòu)5，以能滿足功能。 具有殺病菌作用的表面9的工件10的使用領(lǐng)域特別寬?？商峒暗氖强照{(diào)設(shè)備、空 氣增濕器、衛(wèi)生用具、游泳池、醫(yī)院中的紡織品和日用品、藥物包裝、家庭用品和家務(wù)用品等 裝備。 與疏水行為的組合(抗粘附效應(yīng)和任選的抗靜電效應(yīng))對確保材料表面特性的可 靠是很重要的，如防污染(殘留物污染)、生態(tài)和衛(wèi)生方面(包裝時的殘留物可去除、藥物包 裝如管的耐用性)和金屬氧化物的形成(腐蝕)。 水的冷凝特性即水的成滴性可通過調(diào)節(jié)疏水行為以適合該產(chǎn)品的應(yīng)用。對熱交換 器或空氣加濕器的含鋁表面可通過應(yīng)用斥污染物表面和/或防腐蝕表面而得以大大降低 凈化維護(hù)。 在加工如金屬和其合金材料時，該抗粘附效應(yīng)可避免對附著的污物顆粒的昂貴去 除和保護(hù)基材免于腐蝕，特別是當(dāng)在保護(hù)層6界間(Interphase)的納米顆粒11偏移該基 材的電化學(xué)勢以達(dá)有效的陽極或陽極保護(hù)時。 在本文中，疏水表面與防氣體如氧、氮和二氧化碳的擴(kuò)散以及防有害添加劑從包 裝遷移進(jìn)所接觸的環(huán)境相組合也是很重要的。塑料表面特別是聚丙烯表面按本發(fā)明加工的 其它優(yōu)點是保持了該工件的可密封性。任選地可通過省略在該部分區(qū)域的處理步驟以增大 保持其密封特性。 下面依其它實施例說明本發(fā)明。 例如75iim厚的聚丙烯薄膜的處理程序的描述。其各加工步驟示于表1。 *第一步用可加熱的壓輥和橡膠輥(熱壓印)將微結(jié)構(gòu)壓印入在聚丙烯薄膜中。
第二步將真空腔抽真空，以達(dá)作為其后工作壓力的低于約10-2mbar的基礎(chǔ)壓力。接著經(jīng)物料流控制器將工作氣體加入真空腔中，該工作壓力用測壓儀調(diào)控。 在第二方案中，在室溫下用等離子體法將微結(jié)構(gòu)的納米結(jié)構(gòu)覆蓋到微結(jié)構(gòu)化的基
材上的至少部分區(qū)域中。第一工序:RF-等離子體，室溫，接地的基材功率范圍:200-700瓦，通常400瓦工作壓力:約1. 0X10—2mbar工作氣體:10_60sccm氧過程時間:10-60sec。第二工序:RF-等離子體，室溫，接地的基材功率范圍:100-600瓦，通常300瓦工作壓力:約5X10—4mbar工作氣體:10_50sccm氬過程時間:10-60sec過程時間:10-60sec。*第三步:向通過結(jié)構(gòu)化增大的工件表面積提供三維高交聯(lián)的等離子體聚合的烴
層或DLC或含氧化硅層。由此固定結(jié)構(gòu)化和防與周圍環(huán)境直接接觸。
工藝條件的實例RF-等離子體，室溫，接地的基材，無或有前置電壓(Vor lege spa皿皿g)功率范圍:50-400瓦，通常100瓦工作壓力:3X10—2mbar氣體混合物:30sccm C2H2，15sccm He
*第四步::在基材溫度< 8(TC下淀積光催化活性的含二氧化鈦的覆層(含銳鈦礦)。 工藝條件的實例具有接地的基材和可變磁場強(qiáng)度的脈沖型反應(yīng)性DC-磁控管濺 射器工藝 功率2000瓦 工作壓力范圍IX 10—2mbar_幾個mbar，通常為5X 10—2mbar
氣體混合物35sccm氬和13sccm氧 第五步在基材溫度< 5(TC下在光催化活性的含氧化鈦的覆層7上淀積直徑為 3-20nm的含金屬的銀納米顆粒。 在不可移動的基材和無遮光板(Deckblend， Shutter)時的工藝條件的實例具有 銀靶和基材的可變磁場強(qiáng)度的脈沖型DC-磁控管工藝，該基材接地或提供有脈沖型RF-前 置電壓(0至-200V)。 功率10-50瓦，具有每O. 5sec升高或降低的爬坡和0. lsec的平臺
過程時間3次1. lsec 工作壓力范圍3X 10—3mbar-3X 10—2mbar，通常為9X 10—3mbar
氣體混合物5-15sccm氬和10-50sccm氦 對所有等離子體方法，工作壓力范圍優(yōu)選為5X 10—、barr-幾個mbar，任選地可達(dá) 大氣壓的工作壓力。該等離子體方法優(yōu)選在室溫下進(jìn)行(基材可為恒溫、冷卻或稍加熱)，工件接地或任選地提供前置電壓，優(yōu)選是脈沖型的。該層厚在每一情況下通過處理時間或 樣品輸送速度而改變。
表1 :對由具有各種微結(jié)構(gòu)單元的聚丙烯制成的涂有含二氧化鈦的或涂DLC的工 件的所測定的水接觸角范圍。在以含二氧化鈦涂覆的微結(jié)構(gòu)化的基材情況下，該值是以有 納米結(jié)構(gòu)化的和無納米結(jié)構(gòu)化的給出。對經(jīng)涂覆的光滑的或未微結(jié)構(gòu)化的工件表面，給出 該水接觸角和表面能。
樣品DLC微結(jié)構(gòu) WCA[。]Ti02微結(jié)構(gòu) WCA[。]Ti02微-納米結(jié)構(gòu) WCA[。]微結(jié)構(gòu)描述 P:周期，a:間距，d:深[U m]
1127. 3109. 4117. 5錯開的正方形(凸起)，p:28，a:3， d :5
2124. 2121. 2113. 9矩形(凸起)，p:27，a:3，d:5
3vl29/hl09vl28. 0v 114. 5線狀，p:28，a:3，d:5(V:垂直，h: 水平)
4136. 7121. 3109. 6正方形(凹陷)，p:20，a:5，d:5
5126. 7118. 9116. 9正方形(凸起)，p:28，a:3，d:7
6130. 3117. 3110. 9三角形(凸起)，p:25，a:3. 5，d:5
7129. 1101. 892. 9錐形(凹陷)，p:10，a:5，d:2
8128. 6112. 689. 9星形(凸起)，p:28，d:4. 5
光滑97. 281. 844. 8Ti02覆層的表面能=37mN/m， 49mN/m(納米結(jié)構(gòu)化) 表的說明該水接觸角(WCA)按標(biāo)準(zhǔn)ASTM D5725-95和ASTMD724在23。C和50% 相對濕度下應(yīng)用接觸角測量儀和用試液即蒸餾水測定。 微結(jié)構(gòu)化的用DLC-C :H或a-C :H，或含硅烷a_Si/C :H進(jìn)行等離子體淀積的工件表 面可具有WCA > 90°的穩(wěn)定的疏水行為。這種工件表面的特征是表面能< 37mN/m(在光滑 的工件表面上測定)，其在較長時間是穩(wěn)定。無微結(jié)構(gòu)化情況下，該表面的水接觸角可依覆 層在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并按表在45。范圍內(nèi)(Ti02、Si02等)，表面能在49mN/m(Ti02、Si02等) 范圍波動。 如果工件表面僅在部分區(qū)域具有微結(jié)構(gòu)，則通過與TiO廠覆層(7)的組合可產(chǎn)生
13下列情況-光滑部分親水特性，WCA < 90°
-微結(jié)構(gòu)化部分疏水行為，WCA > 90° 通過與納米結(jié)構(gòu)的組合，該接觸角明顯降低，但特別是在光滑的非結(jié)構(gòu)化的工件 表面上。 該疏水性表面的另一具體應(yīng)用是防止水滲入材料表面，該水滲入可產(chǎn)生多種不利 影響。引起腐蝕的小顆粒(電解質(zhì)、鹽等)可輸送到基底材料表面或界面上，并在那里發(fā)生 反應(yīng)。對防腐蝕而言，快速干燥的疏水表面是有利的。由此該表面是斥污染物的。在保護(hù)層 6中引入含金屬的納米顆粒，如果該基材的電化學(xué)勢得以相應(yīng)改變，則可進(jìn)一步保護(hù)該金屬 基材免受腐蝕。另一優(yōu)點是，滲透性氣體和化合物可與該含金屬的納米顆粒反應(yīng)，并由此選 擇性地影響阻擋層中的擴(kuò)散特性。 在此情況下，該保護(hù)作用也可通過至少4種可能的效應(yīng)的組合以適應(yīng)各應(yīng)用擴(kuò) 散阻擋、電化學(xué)效應(yīng)、疏水表面和任選的殺病菌作用的表面。 在材料的加工過程中，該工件常受污染，和必須接著進(jìn)行后凈化。如果該污染物顆 粒在工件表面上是強(qiáng)烈附著的，則這種殘余物污染是特別有害的。調(diào)節(jié)該工件表面相對于 污染介質(zhì)的接觸角特別重要，在金屬情況下該接觸角為> 120° 。 因此，快速和完全去除材料表面上的沉積物可通過定制的(疏水或親水)行為而 最佳比。對藥物領(lǐng)域的應(yīng)用如從包裝外側(cè)凈化或去除污物以及去除包裝內(nèi)容物的殘余物是 特別有益的。
1權(quán)利要求
用于制備水接觸角(WCA)大于90°的具有可預(yù)定疏水行為的工件表面(9)的方法，其包括下列步驟a)使用基材(1)，其中至少部分區(qū)域以機(jī)械壓印出具有凹陷或凸起(2)的線狀或柵格狀的微結(jié)構(gòu)(2，3)，所述微結(jié)構(gòu)由大量相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)單元(3)形成，各結(jié)構(gòu)單元的延伸(l，l’)為3μm-50μm，在相鄰結(jié)構(gòu)單元(3)之間形成深為1μm-10μm的溝狀的凹陷或凸起(2)，所述凹陷或凸起圍繞所述結(jié)構(gòu)單元(3)以3μm-11μm的寬度配置；b)在另一步驟中，在真空室(20)中由等離子體放電至少在基材(1)上的部分區(qū)域淀積出至少一層覆層(7)，該覆層含至少一種含金屬的和含氧的氣體和/或含金屬氧化物的化合物，層厚為5.0nm-500nm。
2. 用于制備水接觸角(WCA)大于90°以及有殺病菌作用的具有可預(yù)定疏水行為的聚 合物工件表面(9)的方法，其包括下列步驟a) 使用基材(l)，其至少在表面(4)上由塑料(la)制成，在該塑料表面(4)上至少部 分區(qū)域以機(jī)械壓印出具有凹陷或凸起(2)的線狀或柵格狀的微結(jié)構(gòu)(2，3)，所述微結(jié)構(gòu)由 大量相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)單元(3)形成，各結(jié)構(gòu)單元的延伸(l，l')為3iim-50iim，在相鄰結(jié)構(gòu) 單元(3)之間形成深為lym-10iim的溝狀的凹陷或凸起(2)，所述凹陷或凸起圍繞所述結(jié) 構(gòu)單元(3)以3iim-lliim的寬度配置；b) 經(jīng)機(jī)械結(jié)構(gòu)化后，該基材(1)在真空室(20)中以至少兩步由等離子體放電對其至少 部分區(qū)域進(jìn)行處理，其中在第一步中向等離子體中至少加入氧或氫，以化學(xué)蝕刻該基材表 面(4)，在其后第二步中向等離子體附加至少一種稀有氣體以離子蝕刻該基材表面(4);c) 經(jīng)等離子體處理后，在真空室(20)中由等離子體放電在基材(1)上的至少部 分區(qū)域淀積出含烴的保護(hù)層(6)，向該保護(hù)層中引入至少一種含烴氣體，產(chǎn)生的層厚為 2. Onm-70咖；d) 在另一步驟中，在真空室(20)中由等離子體放電至少在基材(1)上的部分區(qū)域淀積 出覆層(7)，該覆層含至少一種含金屬的和含氧的氣體和/或含金屬氧化物的化合物，層厚 為5.0-100nm。
3. 用于制備水接觸角(WCA)大于90°以及有殺病菌作用的具有可預(yù)定疏水行為的工 件表面(9)的方法，其包括下列步驟a) 使用基材(l)，其中至少部分區(qū)域以機(jī)械壓印出具有凹陷或凸起(2)的線狀或柵格 狀的微結(jié)構(gòu)(2，3)，所述微結(jié)構(gòu)由大量相互關(guān)聯(lián)的所述結(jié)構(gòu)單元(3)形成，各結(jié)構(gòu)單元的延 伸(l，l')為3iim-50iim，在相鄰結(jié)構(gòu)單元(3)之間形成深為1 P m_10 y m的溝狀的凹陷或 凸起(2)，所述凹陷或凸起圍繞所述結(jié)構(gòu)單元(3)以3ym-lli!m的寬度配置；b) 經(jīng)等離子體處理后，在真空室(20)中由等離子體放電在基材(1)上的至少部分 區(qū)域淀積出含烴的保護(hù)層(6)，向該保護(hù)層中引入至少一種含烴的氣體，產(chǎn)生的層厚為 2. 0nm-500nm ;c) 在另一步驟中，在真空室(20)中由等離子體放電在基材(1)上的至少部分區(qū)域淀積 出覆層(7)，向該覆層引入含金屬的和含氧的氣體和/或含金屬氧化物的化合物，產(chǎn)生的層 厚為5. 0nm-500nm ;d) 在另一步驟中，在真空室(20)中由等離子體放電在基材(1)上的至少部分區(qū)域淀積 出至少一種含金屬的納米顆粒(8)，向其中加入至少一種含金屬的氣體，該納米顆粒具有直徑為1.0-70nm的粒度。
4. 權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，按基材(1)的等離子體處理(3d)，該外表面 (9)，特別是該覆層(7)的最上原子層，具有至少一種含金屬的納米顆粒(8)，該納米顆粒具 有直徑為1.0-70nm的粒度。
5. 權(quán)利要求l-4的方法，其特征在于，該覆層(7)由選自系列Ti(^和ZnO中的催化活 性金屬氧化物制成。
6. 權(quán)利要求l-5的方法，其特征在于，按基材(1)的等離子體處理(3d)，向該覆層(7) 的外表面(9)引入選自系列Ag、Au、Pt、Pd、Rh、Cu、Fe、Zn、Ti中的至少一種含金屬的納米 顆粒(8)。
7. 權(quán)利要求l-6的方法，其特征在于，按基材(1)的等離子體處理(3d)，該外表面(9)， 特別是該覆層(7)的最上原子層，含有5-50原子％，優(yōu)選5-20原子％的至少一種含金屬的 納米顆粒(8)。
8. 權(quán)利要求1-7的方法，其特征在于，在真空腔(20)中由等離子體放電在基材(1)上 的至少部分區(qū)域于覆層(7)下面淀積含烴的粘附促進(jìn)保護(hù)層(6)，向該真空腔中加入至少 一種含烴氣體，產(chǎn)生的厚度為2. 0nm-500nm。
9. 權(quán)利要求l-8的方法，其特征在于，在真空腔(20)中由等離子體放電在基材(1)上 的至少部分區(qū)域于覆層(7)下面淀積含氧化硅的保護(hù)層(6)，向該真空腔中加入至少一種 含硅的氣體和至少一種含氧的氣體，產(chǎn)生的厚度為2. 0nm-500nm。
10. 權(quán)利要求l-8的方法，其特征在于，該含烴的粘附促進(jìn)保護(hù)層(6)的至少部分區(qū)域 含有5-50原子％，優(yōu)選5-20原子％的至少一種含金屬的納米顆粒(11)。
11. 權(quán)利要求i-io之一的方法，其特征在于，使用塑料或金屬作為基材(l)，優(yōu)選使用延性塑料、延性金屬或涂有金屬的延性塑料作為基材(1)。
12. 權(quán)利要求l-ll之一的方法，其特征在于，該保護(hù)層(6)的淀積厚度為2. 0nm-50nm。
13. 權(quán)利要求1-12之一的方法，其特征在于，使用熱塑性塑料作為基材(1)的塑料，優(yōu) 選聚丙烯。
14. 權(quán)利要求1-13之一的方法，其特征在于，由周期性重復(fù)的相同結(jié)構(gòu)單元(3)產(chǎn)生線 狀或柵格狀的微結(jié)構(gòu)(2，3)，優(yōu)選通過機(jī)械壓印產(chǎn)生。
15. 權(quán)利要求1-14之一的方法，其特征在于，微結(jié)構(gòu)(2，3)通過熱壓印法產(chǎn)生。
16. 權(quán)利要求1-15之一的方法，其特征在于，使用帶材，優(yōu)選箔、膜、紡織物和/或織物 作為基材(1)。
17. 權(quán)利要求1-16之一的方法，其特征在于，使用三維物體作為基材(l)，該物體內(nèi)表 面和/或外表面經(jīng)處理。
18. 權(quán)利要求1-17之一的方法，其特征在于，在淀積保護(hù)層(6)之前在真空腔(20)中由等離子體處理以凈化經(jīng)微結(jié)構(gòu)化的基材(1)，其中優(yōu)選加入氬氣。
19. 權(quán)利要求1-18之一的方法，其特征在于，用兩步處理步驟的等離子體處理(2b) 在基材表面(4)的至少部分區(qū)域產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)(6')，其尺寸為40-200nm，結(jié)構(gòu)高度為 20-120nm。
20. 權(quán)利要求1-19之一的方法，其特征在于，在工件(10)的經(jīng)處理過的表面(9)上產(chǎn) 生90° -160°范圍，優(yōu)選110。
-160°范圍的水接觸角。
21. 權(quán)利要求l-20之一的方法，其特征在于，在淀積保護(hù)層(6)時，引入至少一種含金 屬的納米顆粒(ll)，其提高了該含金屬工件(10)的耐腐蝕性或影響滲透性化合物的擴(kuò)散 特性。
22. 工件，其含在表面(4)的至少一面上經(jīng)結(jié)構(gòu)化的和經(jīng)涂覆的基材(l)，其特征在于， 至少部分區(qū)域以機(jī)械壓印出具有凹陷或凸起(2)的微結(jié)構(gòu)(2，3)，所述微結(jié)構(gòu)由大量相互 關(guān)聯(lián)的所述結(jié)構(gòu)單元(3)形成，各所述結(jié)構(gòu)單元(3)的延伸為3-50ym，并在相鄰結(jié)構(gòu)單元 (3)之間形成溝狀的凹陷或凸起，所述凹陷或凸起圍繞所述結(jié)構(gòu)單元設(shè)置，并在該微結(jié)構(gòu) (2， 3)上至少部分區(qū)域覆蓋有層厚2. 0-500nm的含烴的或含硅的保護(hù)層(6)，并在其上至少 部分區(qū)域設(shè)置有光催化活性的含氧化鈦的層作為覆層(7)，該覆層(7)具有外表面(9)，該 外表面(9)含有含金屬的納米顆粒(8)，該工件(10)在表面(9)上的水接觸角> 90° 。
23. 工件，其含在表面(4)在至少一面上經(jīng)結(jié)構(gòu)化的和經(jīng)涂覆的基材(l)，其特征在于， 至少部分區(qū)域以機(jī)械壓印出具有凹陷或凸起(2)的微結(jié)構(gòu)(2，3)，所述微結(jié)構(gòu)由大量相互 關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)單元(3)形成，各結(jié)構(gòu)單元的延伸為3-50ym，并在相鄰結(jié)構(gòu)單元(3)之間形成 溝狀的凹陷或凸起，所述凹陷或凸起圍繞所述結(jié)構(gòu)單元設(shè)置，并且在其上在至少部分區(qū)域 設(shè)置有含至少一種含金屬的納米顆粒(11)的保護(hù)層(6)，該保護(hù)層(6)對未經(jīng)涂覆的基材 (1)是擴(kuò)散阻擋層，并且在其上在至少部分區(qū)域設(shè)置有至少一層額外的層作為覆層(7)，該 覆層(7)具有外表面(9)，該工件的表面(9)上的水接觸角> 90° 。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備一種涂有金屬氧化物的具有可選擇疏水行為程度的表面(9)的工件(10)，其中該基底材料(1)的表面的至少部分區(qū)域配備有微結(jié)構(gòu)(2，3)，該微結(jié)構(gòu)通過機(jī)械壓印，并接著經(jīng)涂覆而配備。然后在微結(jié)構(gòu)上淀積含烴的或含氧化硅的保護(hù)層(6)和/或至少一層覆層(7)，在覆層的表面(9)上出現(xiàn)所需的疏水行為。該含金屬氧化物的覆層(7)的殺病菌和催化作用通過引入含金屬的納米顆粒而增強(qiáng)或產(chǎn)生。
文檔編號C23C16/26GK101790596SQ200880103007
公開日2010年7月28日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月13日
發(fā)明者E·M·莫塞 申請人:英科特有限責(zé)任公司